Compactación mecánica.
Antes de ver los diferentes equipos utilizados en la compactación mecánica, tendremos que entender cómo se distribuyen los esfuerzos en un suelo bajo una carga, donde es la teoría de Boussinesq la que mejor lo explica. ondremos o ndremos un ejemplo para la ilustración de esta teoría. !i se toma un área "A# de terreno de un suelo determinado y se le aplica una carga "# se forman unos bulbos de esfuerzos como se ilustra
!i se aumenta la carga al doble, dob le, es decir $, sin que se altere las dimensiones del área, los esfuerzos aumentan al doble como se puede observar en la figura %, lo que puede ocasionar fracturas en las partículas del suelo variando grandemente su granulometría, además no se incrementa la distribución de esfuerzo esquematizadas por las semicircunferencias, lo que se concluye que no es conveniente sobrecargar los equipos más allá de las especificaciones de los fabricantes, pues tambi&n pueden llegar a da'arse al aplicarles cargas que sobre pasen a las de dise'o. ero si se aumenta la carga y el área al doble el esfuerzo es el mismo que el primero, pero la profundidad de las distribuciones si aumenta, con lo que se concluye que si se desean capas de muc(o mayor espesor deben usarse equipos más pesados y con áreas de contacto mayores. )ay una gran variedad de equipos de compactación, en diferentes marcas y modelos. ara este trabajo se (an clasificado por la energía de compactación que generan de la siguiente manera* • +odillos metálicos. • +odillos neumáticos. • +odillos pata de cabra. • +odillos de reja. • +odillos de impacto. • +odillos vibratorios. • +odillos pata de cabra vibratoria. +odillo metálico. stos equipos transmiten al suelo energía de presión y algo de amasamiento en materiales co(esivos. Al principio de la compactación al material de la capa es poco resistente y el
rodillo se (unde una cierta cantidad con un cierto anc(o de contacto, pero conforme el proceso avanza el material aumenta su resistencia por lo que la penetración es menor. sto tienes dos consecuencias importantes* Aumenta la presión sobre la capa al reducirse el área de contacto, lo que, como se vio antes, no es conveniente. stos equipos se dividen en dos grandes grupos* -a aplanadora o planc(a de tres ruedas que consiste en dos ruedas de tambor paralelas en la parte trasera y un rodillo delantero tambi&n de tambor. -os tambores (uecos se le pueden cargar. stas planc(as se nombran* %/%$ toneladas, porque sin carga se nombran* 0/1 toneladas, por que pesan 0 toneladas sin carga y 1 toneladas con carga. +odillos neumáticos. -os rodillos neumáticos son muy eficientes y a menudo esenciales para la compactación de subbases, bases y carpetas, sus distribuciones de presión son semejantes a los de los rodillos metálicos, pero el área de contacto permanece constante por lo que no se produce el efecto de reducción de distribuciones de presión. stos compactadores pueden ser jalados o auto propulsados y tambi&n pueden dividirse en dos tipos, en llantas grandes y peque'as. +odillos pata de cabra. stos compactadores se diferencian por que concentran su peso en un área relativamente peque'a de todo un conjunto de puntas de diferente forma ejerciendo presiones estáticas al suelo muy grande en los puntos donde las puntas penetran el suelo. 2onforme el equipo va dando pasadas al suelo tendido, el material se va compactando, las puntas dejan de profundizar más en el suelo (asta que deja de producirse alguna compactación adicional al suelo, en una profundidad de 0 cm la superficie queda distorsionada pero se compacta bajo la siguiente capa que se tienda.
+odillo de rejilla. ste compactador fue desarrollado originalmente para disgregar rocas poco resistentes a la compresión, como rocas sedimentarias y algunas metamórficas, para (acer caminos de penetración transitables todo el a'o, para esto el rodillo transita sobre la
roca suelta en el camino, rompi&ndola y produciendo finos que llenan los vacíos entre los materiales más gruesos formando una superficie estable. -a roca q ue se puede escarificar tambi&n se puede disgregar. +odillos vibratorios. -a compactación por vibración se emplea +odillos que proporcionan un efecto vibratorio al elemento compactador, la frecuencia de vibración tiene una gran influencia en el proceso de compactación y su intervalo de variación óptima puede comprender el rango de .3 y %.3 veces la frecuencia natural del suelo, lo que lleva al aparato a frecuencias de %3 a $ ciclos por minuto. -os factores que influyen en los resultados del rendimiento del equipo son los siguientes* • -a frecuencia que puede alcanzar el oscilador por minuto • -a amplitud, que puede ser cuantificada por una distancia vertical en casi todos los equipos del mercado • l empuje dinámico que se genera con cada impulso del oscilador • -a carga muerta, el peso del equipo de compactación, es decir, todo lo demás sin considerar el oscilador • l área que abarca el compactador en el suelo • -a estabilidad del rodillo Compactación química (presión-disolución)
!e produce a continuación de la compactación mecánica, durante el enterramiento profundo. !e origina como resultado de la presión concentrada en puntos de contacto entre* granos, cristales o grandes superficies 4estratos5, lo que incrementa la solubilidad de los carbonatos. -a consecuencia es el desarrollo de contactos cóncavo/convexos y suturados entre granos, y la aparición de superficies estilolíticas a gran escala.
Compactación de suelos no cohesivos.
-os m&todos pare compactar arena y grava, colocados en orden de decreciente eficiencia son* vibración, mojado y rodamiento. n la practica, se (an utilizado tambi&n combinaciones de estos m&todos. -as vibraciones pueden producirse de una manera primitiva apisonando con pisones a mano, o con pisones neumáticos, o bien dejando caer un peso grande desde cierta altura6 un metro, por ejemplo. mpero, la compactación alcanzada con estos procedimientos es muy variable, pues depende en gran parte de la frecuencia de las vibraciones. -os mejores resultados se obtienen con maquinas que vibran a una frecuencia cercana a la de resonancia del conjunto suelo/vibrador. 2uando f% es aproximadamente igual a fo, la disminución de volumen o asentamiento es $ a 7 veces mayor que la que produce una fuerza estática equivalente a la pulsatil. or medio de rodillos de 3 a %3 t, equipados con vibradores que operan a frecuencias comprendidas entre %% y %3 pulsos por minuto, se (a obtenido la compactaci0n.efectiva de arena gruesa, grave y de enrocado de piedra partida con partículas de tama'os comparables 4Bertram, %8095. l material se desparrama en capes de 9 a 7 cm de espesor, (abi&ndose obtenido en algunas obras una compactación adecuada de capes de espesor mayor, aun cuando en estos caves es difícil evitar la segregación durante el desparramo del material. l tama'o máximo de las partículas esta limitado :nicamente por el espesor de las capes. ntre $ a 7
pasadas de tales rodillos tirados a una velocidad que no exceda de alrededor de 9 ;m. por (ora suele resultar adecuada pare alcanzar un alto grado de compactación . iesel montados sobre cubiertas pesadas. >urante el proceso de compactación se puede agregar agua. ?uc(a de la compactación que se obtiene en estas condiciones derive de la producida por el tractor mas bien que por el rodillo. !e necesitan normalmente entre 0 y 1 pasadas del equipo sobre un mismo lugar pare obtener un grado satisfactorio de compactación, siempre y cuando e l material sea depositado en capes de un espesor no mayor de 9 cm. 2uando se trata de compactar áreas limitadas, pueden resultar adecuados los compactadores manuales mecánicos o los operados a motor. l peso de estos compactadores varia entre varios cientos de ;ilogramos a varias toneladas y la fuerza pulsante que entregan al terreno, a una frecuencia aproximada a la de resonancia del compactador y el suelo se transfiere a trav&s de una c(apa plana o de un rodillo. l espesor de las capes que pueden compactarse efectivamente var%a entre % y $ cm. -a compactaci0n con agua se fundamenta en el (ec(o de que la presi0n de filtración del agua que escurre (acia abajo rompe los grupos de granos inestables y la inundación temporaria elimina, por lo menos brevemente, las fuerzas capilares. s muc(o menos efectivo que la compactaci0n por vibración. ara compactar terraplenes de caminos se (an utilizado dos m&todos de molado. n uno de ellos, se amontona la arena en caballetes a ambos lados del camino y luego se arrastra el suelo (acia el centro con c(orros de agua, con una presi0n de 7 a 3 ;g@cm$, formándose de este modo un depósito que tiene algo de las características de un clique construido por refutado. n el segundo m&todo, la superficie del camino se inunda de agua, la que filtra (acia abajo por la arena ya colocada y escape por el pie del terrapl&n. Ambos m&todos requieren aproximadamente %,3 metros c:bicos de agua por metro cubico de arena, 2omparando la porosidad de los terraplenes antes y despu&s del tratamiento, se (a comprobado que el grado de compactaci0n que se obtiene con cualquiera de estos m&todos es relativamente bajo. or ello, esta practica debe ser desalentada. -os rodillos no vibrantes son relativamente inefectivos pare compactar suelos no co(esivos, obteni&ndose los mejores resultados cuando la arena esta prácticamente saturada.
A medida que aumenta la co(esi0n, disminuye rápidamente la eficacia de las vibraciones como medio de compactación, pues por peque'a que sea la ad(erencia entre partículas, esta interfiere con su tendencia a desplazarse a posiciones mas estables. Además, la baja permeabilidad de estos suelos trace inefectiva la inundación con agua. n cambio, la compactación por capes utilizando rodillos (a dado muy buenos resultados. )ay dos tipos de rodillos en uso general* neumáticos y patas de cabra. -os +>--! <C?A=2!, se adaptan mejor para compactar los suelos arenosos ligeramente co(esivos, los suelos compuestos cuyas partículas se extienden desde el tama'o de las graves a la del limo v los suelos limosos no plásticos. -os +>--! A=A > 2AB+A, tienen su máxima eficacia
con los suelos plásticos. -os +odillos
rodillos libes de un peso de unas 1 t@m de longitud y una frecuencia de unas %$ vibraciones por minuto en 0 a 1 pasadas se compactan capes de (asta 9 y 7 centímetros de espesor.
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